ارزیابی اگرو-فیزیولوژیک و الگوی بیان فاکتور رونویسی Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰ در ژنوتیپ های متمایز ذرت تحت تنش شوری

مقدمه: شوری خاک یکی از مهم ترین تنش های غیرزیستی محدودکننده تولید ذرت (Zea mays L.) در سراسر جهان، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. ذرت به عنوان یک گیاه گلایکوفیت با مسیر فتوسنتزی C۴، حساسیت نسبی تا متوسطی به شوری دارد و تنش شوری از طریق ایجاد تنش اسمزی، سمیت یونی و تنش اکسیداتیو، فرآیندهای رشد، فتوسنتز، هومئوستازی یونی و در نهایت عملکرد دانه را به شدت مختل می کند. از این رو، شناسایی سازوکارهای فیزیولوژیک و مولکولی مرتبط با تحمل به شوری، از اهمیت ویژه ای در برنامه های به نژادی برخوردار است. خانواده فاکتورهای رونویسی WRKY نقش کلیدی در تنظیم پاسخ های گیاه به تنش های محیطی ایفا می کنند و ژن Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰ به عنوان یکی از اعضای این خانواده، ژنی کاندید مرتبط با تحمل به شوری شناسایی شده است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی پاسخ های اگروفیزیولوژیک و بررسی الگوی بیان ژن Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰ در دو لاین اینبرد ذرت با واکنش های متضاد به شوری (لاین متحمل P۱۴L۲ و لاین حساس MO۱۷) انجام شد تا ارتباط بین پاسخ های فیزیولوژیکی و تنظیم مولکولی این ژن در شرایط تنش شوری تبیین گردد.مواد و روش ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه ای اجرا شد. گیاهان پس از استقرار تا مرحله هشت برگی، در دو سطح شوری شامل ۲ (شاهد) و dS m⁻¹۸ تیمار شدند و نمونه برداری از برگ ها در زمان های ۱۲، ۲۴ و ۴۸ ساعت پس از اعمال تنش انجام گرفت. بیان نسبی ژن Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰ پس از استخراج RNA، سنتز cDNA و انجام واکنش Real-Time PCR با روش ΔΔCt ۲- و با استفاده از ژن Actin به عنوان ژن مرجع تعیین شد. علاوه بر این، شاخص های اگروفیزیولوژیک شامل شاخص کلروفیل (SPAD)، دمای کانوپی، نشت الکترولیت، روز تا رسیدگی، ماده خشک، عملکرد دانه و اجزای عملکرد اندازه گیری شدند.یافته ها: نتایج نشان داد که تنش شوری موجب کاهش معنی دار شاخص کلروفیل، ماده خشک، طول دوره رشد و افزایش دمای کانوپی و نشت الکترولیت در هر دو لاین شد، اما شدت این تغییرات به ژنوتیپ وابسته بود. تحت شرایط شوری dS m⁻¹۸، لاین P۱۴L۲ با حفظ شاخص کلروفیل بالاتر (۶۸/۴۱ در برابر ۱۷/۲۹) و نشت الکترولیت کمتر (۸۹/۳۱ % در برابر ۳۳/۶۱%) و همچنین دوره رشد طولانی تر (۳۳/۸۳ در برابر ۶۷/۷۱ روز) نسبت به MO۱۷، تحمل بیشتری به شوری نشان داد.اگرچه عملکرد دانه دو لاین تحت تنش اختلاف معنی داری نداشت، اما لاین حساس MO۱۷ با برخورداری از تعداد ردیف دانه بیشتر در بلال، بخشی از کاهش عملکرد ناشی از افت وزن و ابعاد دانه را جبران کرد. تجزیه واریانس بیان ژن نشان داد که اثر زمان و برهم کنش زمان × لاین بر بیان Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰ معنی دار بود. بیشترین سطح بیان این ژن در هر دو لاین ۲۴ ساعت پس از اعمال تنش مشاهده شد، اما شدت القای بیان در لاین متحمل بیشتر بود و در ۴۸ ساعت کاهش یافت که بیانگر پاسخ سریع و وابسته به زمان این ژن در مواجهه با شوری است.نتیجه گیری: در مجموع، لاین P۱۴L۲ تحت تنش شوری وضعیت کلروفیل بالاتر و پاسخ فنولوژیک پایدارتری نسبت به MO۱۷ نشان داد، در حالی که تفاوت معنی داری در وزن خشک بوته و عملکرد دانه مشاهده نشد. الگوی بیان گذرایZm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰  با اوج بیان در ۲۴ ساعت پس از اعمال تنش، مشارکت احتمالی این ژن را در پاسخ اولیه به شوری نشان داد. بنابراین،Zm۰۰۰۰۱d۰۴۳۹۵۰  می تواند به عنوان یک ژن کاندید مرتبط با تحمل شوری در ذرت مطرح باشد، هرچند تایید کاربرد آن به عنوان نشانگر مولکولی به مطالعات تکمیلی نیاز دارد.

کلیدواژه ها:

ذرت ، تنش شوری ، فاکتور رونویسی WRKY ، بیان ژن ، صفات اگروفیزیولوژیک